JPH03156929A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH03156929A
JPH03156929A JP29682089A JP29682089A JPH03156929A JP H03156929 A JPH03156929 A JP H03156929A JP 29682089 A JP29682089 A JP 29682089A JP 29682089 A JP29682089 A JP 29682089A JP H03156929 A JPH03156929 A JP H03156929A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体装置の動作速度を律速する要因の1つで
ある配線間の容量を減少させるのに適した半導体装置の
製造方法に関するものである。
〔従来の技術〕
従来の半導体装置の製造方法は各トランスやキャパシタ
を電気的に接続するために、アルミニウム等の金属によ
り1次的な配線をした後、その上に酸化シリコン等の絶
縁物を堆積し、さらに2次的な配線をする工程がある。
この酸化シリコンの様に配線間に堆積される膜を層間膜
と言い、配線を立体的に行うことを多層配線と言う。
第4図は従来の多層配線形成工程を示す部分断面図で、
図において、(1)はトランジスタ、キャパシタ上に形
成された酸化膜、(2)は1次的なアルミニウム配線、
(31は1次的なアルミニウム配線121 ヲ被覆する
酸化膜、(4)は5OG(Spin On Glass
)で、酸化膜(3)の表面を平担化するために使われる
物質である。(5)は酸化膜、(6)は層間膜、111
)は2次的なアルミニウム配線である。多層配線を形成
する工程を第4図に従って説明する。酸化膜(1)の下
にはトランジスタやキャパシタ等(図レトせず)が存在
している。それらを電気的に接続するために、1次的に
アルミニウム配線(2)をスパッタ装置で堆積する。つ
きに、この1次配線をする部分のみアルミニウムを残し
、他の箇所のアルミニウムはエツチング液で除去する(
第4図(a))。アルミニウム配線(2)間の短絡防止
とアルミニウム配線(2)を保護するために、アルミニ
ウム配線(21上にプラズマCVD (Chemica
l Vapor Deposition)装置により、
例えば、400℃程度で、膜厚200OA程度、酸化膜
(3)を堆積する(第4図(旬)。400℃程度で堆積
するのはアルミニウムの融点が660t:程度であり、
この湿度より低湿で酸化膜(3)を堆積させないと、ア
ルミニウム配N(2)が融けてしまうからである。
このまま、連続して酸化膜(3)を堆積させると表面に
凹凸が形成され、2次的な配線が困難になるので、5O
G141により凹凸を平坦化する。5OG141はガラ
スの一種で常温で形を容易に加工できる固溶体であり、
酸化膜(3)上に滴下し、スピナーで回転させ遠心力を
利用して、酸化膜(3;の凹部を埋め平坦化する(第4
図(C))。その後、さらにプラズマCVD装置により
酸化膜(5)を例えば、400℃で膜厚6000A程度
堆積する。酸化膜(3)、5OG141、酸化膜(5)
により層間膜(6)が形成される(第4図(d))。層
間膜(6(上にスパッタ装置でアルミニウムを堆積し配
線箇所のみ残して、不要な箇所はエツチングにより除去
することにより、2次配線であるアルミニウム配m (
Illを形成する(第41RI (el )。
この従来の多層配線をする際に用いられる層間膜(6)
には、酸化膜(5)を堆積後加工しないで使用されてい
たが、トランジスタのゲート長か1μm以下になってく
ると、トランジスタの微細化に伴い、動作速度の向上を
図るために、層間膜厚を小さくする傾向にある。配線間
に形成される配線容置Cは、次(1)式のように表わさ
れる。
たたし、εは誘電率、dは層間膜厚、Sは配線の面積で
ある。上記(11式より層間膜厚が小さくなると、配線
容置が大きくなることがわかる。
半導体装置全体の動作遅延時間をTとすると次(2)式
のように近似できる。
T=に−RC・・・  (2) ただし、kは比例定数、Rは配#M担抗である。
すなわち、層間膜厚を小さくすることにより配線の長さ
を低減して配線抵抗Rは小さくなるか、半導体装置の微
細化に伴い配線幅が小さ(なるので結局、配線抵抗Rは
かえって大きくなり、また、配線容置Cも太き(なるの
で、トランジスタの動作速度の高速化が動作遅延時間T
の低減にそれほど寄与しないことがわかる。
〔発明か解決しようとする課題〕
従来の半導体装置は以上のように構成されていたので、
微細化に伴い層間膜厚が小さくなり配線容置が大きくな
ることにより、トランジスタの高速化が半導体装置全体
の旨速化にあまり反映されないという問題点があった。
本発明は上記のような問題点に鑑みてなされたもので、
層間膜の誘電率εを下げると同時に配線容置Cを下ける
ことにより、半導体装置全体の動作速度を向上させるこ
とを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
本発明に係る半導体装置の製造方法は、層間膜に空孔を
形成する工程、層間膜をポリシリコンを堆積後、酸化し
て形成する工程1層間膜に酸素をイオン注入する工程と
を備えたものである。
[作用] 本発明における半導体装置の製造方法は、層間膜の誘電
率を下げることにより配線容置を下げるため、層間膜厚
を大きくする必装がなく、このため配線容量を層間膜厚
を保ったまま小さくすることができ、半導体装置全体の
動作速度の高速化が実現できる。
〔実施例] 以下、本発明の一実施例を図について説明する。
第1図は本発明の一実施例である層間膜(61の誘電率
εを下けるための製造工程を示す部分断面図である。第
1図(atから第1図(dlまでの工程は前記従来のも
のの第45Xl(atから第41に+(diまでの製造
工程と全(同一であるので説明は省略する。酸化膜(5
)の誘電率は約3.9であり、層間膜(6)の誘電率を
下げるには酸化膜(5)の一部に誘電率の低い物質、例
えば空気(誘電率は約1.0)を入れればよい。そこで
、酸化膜(5)に例えばRIE (Reactive 
IonEtching )装置で、直径0.5μmの穴
を無数にあけ、空孔(7)を形成する(第1図(e))
。エッチャントに例えばCHF s  を使用すると、
弗素イオンF−か酸化膜(5)を構成するSio2の結
合を切断し、S i02はSiOとOに分解する。Si
Oは常温では気体であり、空孔(7)から出たあと再び
酸化されS i(hとなり、酸素Oの一部は水素Hと反
応してH2Oとなる。このようにして形成された空孔(
7)には空気が存在するので層間膜(6)の誘電率を下
げることができ、同時に配線容##Cも下げられる。図
中省略するが、この後、2次のアルミニウム配[(11
1をスバアタ装置で形成する時には、空孔(7)の直径
か小さいので、アルミニウムが空孔(7)内に入り空孔
(7)を埋めてしまうことはない。
次に本発明の他の実施例を第2図に示す。第2図は第1
図と同じく層間膜(6)の誘電率εをFけるための製造
工程を示す部分断面図で、第2図(atから第2図(c
lまでの工程は、前記従来のものの第4図(alから第
4図fclまでの工程と全く同一であるので説明は省略
する。酸化膜(5)の誘電率は3.9であり、層間膜(
6)の誘電率を丁げるには酸化膜(5)を誘電率が低く
しかも絶縁性の物質に代えればよい。
そこで、まず粒子の粗いポリシリコン(8)をプラズマ
CvDテ例えば、400℃で膜厚6000A 堆積しく
第2図(di ) 、次に例えば、400℃で酸化する
ことにより、従来プラズマCVDで堆積させた酸化膜(
5)より粒子の担い酸化膜(9)を形成する(第2図(
e))。
粒子が粗い酸化膜は粒子が密な酸化膜よりも誘電率が低
いので、配線容置Cが低減される。
次に、本発明の更にもう1つの他の実施例を第3図に示
す。第3図は第1図と同じく層間膜(61の誘電率εを
トけるための工程を示す部分断面図である。第3図(a
)から第3図(dlまでの工程は、前記従来のものの第
4図(atから第4図(dlまでの工程と全く同一であ
るので説明は省略する。誘電率は分子が分極することに
より生じ、分極する方向か一致すればするほど誘電率は
大きくなる。そこで、誘電率を小さくするには分極の方
向性を壊せばよい。イオン注入袋σにより、酸素イオン
を例えは10keV で注入することにより(第3図(
e))、S io2  分子の分極の方向性を破壊し、
その結果、誘電率は低減され、同時に配線容11Cも低
減される。
〔発明の効果〕 以上のように本発明によれば、層間膜に空孔を形成する
工程、層間膜(6)をポリシリコンを堆積後、酸化して
形成する工程、層間膜(6)に酸素をイオン注入する工
程により、層間膜の誘電率を低減し、同時に配線容置を
低減したので、動作遅延時間を小さくでき、半導体装−
全体の動作の高速化が実現できる。
【図面の簡単な説明】
第1図(al〜(elは本発明の一実施例である層間膜
の誘電率を下げるための半導体装置の製造工程を示す部
分断面図、第2図(al〜(el、第3図(at〜(e
lは本発明の半導体装置の製造工程の他の実施例を示す
部分断面部分図、第4図(ω〜(elは従来の半導体装
1重の多層配線形成工程を示す部分断面図である。 図中、(1)はトランジスタ、キャパシタ上に形成され
た酸化膜、(2)は1次のアルミニウム配線、(31は
1次のアルミニウム配線を被覆する酸化膜、(4)はS
OG、(5)は酸化膜、(6)は層間膜、(7)は空孔
、(8)は粒子の粗いポリシリコン、(9)は粒子の粗
い酸化膜、00)は酸素イオンを注入した酸化膜である
。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 半導体ウェハの主面側に半導体装置を作成する際、配線
    間の層間膜の誘電率を下けるために層間膜に空孔を形成
    する工程と、層間膜をポリシリコンを堆積後酸化して形
    成する工程と、層間膜に酸素をイオン注入する工程を備
    えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
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